相比于负极材料而言,商业化正极材料的低容量成为限制锂离子电池实际所能达到容量和能量密度的瓶颈。在4.5 V以上的高电压下,富锂锰基层状氧化物Li_1+xNi_a Co_bMn_cO₂（x+a+b+c=1）或xLi₂MnO₃·（1-x）LiNi_a Co_bMn_cO₂（a+b+c=1）因其中的电化学惰性组分Li₂MnO₃可以被活化贡献高容量而受到广泛关注,特别是不含成本高、毒性大的Co元素的无钴基富锂锰基正极材料更是成为了人们心目中替代目前商业化正极的热点材料之一。然而面对未来的商业化应用,富锂材料还存在诸多问题亟待解决,例如当前对富锂材料的集成结构,即其究竟是单相固溶体还是两相复合物结构还存在争议,且能否建立有效的方法对材料的集成结构进行鉴别仍在探究;材料的电化学性能优异与否只能通过长时间的电化学测试来判断,浪费了过多的实验资源与人员精力;循环过程中还存在严重的容量损失、电压衰减以及倍率性能差等。为解决上述问题,本论文基于合成工艺优化与表面改性手段对无钴富锂正极材料Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂的集成结构复杂性与电化学性能之间的联系和电化学性能的提升展开研究。主要的研究结果如下:（1）拉曼光谱探究富锂锰基材料的集成结构和预测其电化学性能。分别采用溶胶-凝胶法、高温固相法、共沉淀法、水热法和溶剂热法合成了五个Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂样品。通过分析对比五个样品与Li₂MnO₃和LiNi_0.5Mn_0.5O₂的拉曼光谱图的差异,发现五个富锂材料具有不同的集成结构:采用共沉淀法合成的样品（CP）的集成结构倾向于固溶体形式,溶胶-凝胶法合成的样品（SG）和高温固相法合成的样品（HS）以纳米复合物形式存在,而采用水热法合成的样品（HT）和溶剂热法合成的样品（ST）则以非纳米复合物形式存在。结合本工作与之前所报道的关于Li₂MnO₃域的大小对电化学性能的影响,本论文尝试对五个富锂材料的电化学性能进行预测:样品CP因其Li₂MnO₃域最小,在首次充电过程中活化最充分,会呈现较高的容量并展现出最好的电化学性能;其次是纳米复合物结构的样品SG和HS,而具有非纳米复合物结构的样品HT和ST的性能最差。通过电化学性能测试对预测结果进行验证时发现所预测的电化学性能与实际情况相吻合,样品CP由Li₂MnO₃组分活化所贡献的实际充电比容量与理论充电比容量的差值ΔC_Li2MnO3仅为47.88 mAh·g^-1,在五个材料中最小。因此,采用拉曼光谱通过区分富锂材料的集成结构,实现了对其电化学性能的预测。（2）优化的氢氧化物共沉淀法合成{010}取向的Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂纳米片。基于第一部分的研究结果,进一步对共沉淀法合成参数进行调变,分别采用LiOH、NaOH和KOH三种强碱作为沉淀剂合成富锂材料Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂。实验表明以LiOH作为碱源合成的样品Li precipitant为具有较大尺寸的纳米片结构,并暴露利于Li⁺传导的（-110）,从而显示出良好的循环性能和优异的倍率性能。其在0.5C和5C下循环100次后容量保持率高达88.3%和78.1%,在4C以上的大倍率下的倍率性能显著提高。（3）简单构建Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂/C复合物及其电化学性能提升机理探究。在合成工艺优化的基础上,采用简单的干化学法实现了导电乙炔黑（CAB）对Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂的表面改性,成功构建了Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂/C复合物。CAB优异的导电性和在热处理过程中与Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂之间形成的强化学相互作用有效地抑制了在电化学测试过程中材料的结构相变和电化学阻抗的增加。质量分数为5%的CAB改性得到的Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂/C复合物CAB-5因具有最稳定的结构、热稳定性和快速的电荷转移速率而表现出最优的电化学性能。经历100次循环后在5C下其容量保持率可达74.3%、在1C下电压衰减仅为0.5V。在10C下放电容量仍可达到93.0 mAh·g^-1。